4.13 基于ProE的法兰座钻模设计(修改)

基于ProE的法兰座钻模设计

王 海 东

摘 要：本课题以车床夹具的设计过程为学习平台，通过查找和收集相关材料和数据，翻阅和学习相关材料，借助于pro/e这个三维设计软件，在学习中设计，在设计中学习。本课题着重研究了零件的加工工艺，车床夹具的外形结构，车床夹具的装夹和拆卸以及车床夹具的关键尺寸。本课题主要的设计项目是，利用参数化设计夹具的相关零件，利用约束关系和条件关系装配和分析夹具体，用工程图表达夹具零件的内部结构，通过夹具的运动仿真来模拟装夹过程。本课题以设计出精度高、效率高、使用方便、结构精简的夹具为设计目标。

关键词: 车床夹具, 实体建模, 工程图, 装配图, 运动仿真

Based on the pro/e lathe fixture design

（Electronic & Information Engineering Department, Supervisor: XXX）

Abstract: Based on the pro/e lathe fixture design Abstract Lathe fixture of the subject to the

design process for the learning platform. Through the search and collection of related materials

and data related to reading and learning materials, through the use of pro/e of the

three-dimensional design software, in the study design, in the design of learning. Focused on the

subject machining process, the shape lathe fixture structure, lathe clamping fixture and the

demolition of the key size lathe fixture. The main design issue is the use of parametric design of

the fixture-related parts, the relationship between the use of constraints and conditions of the

assembly and analysis of the relationship between a specific folder, using engineering drawings to

express the internal structure of fixture components, Simulation of the movement through the

fixture to simulate the process of clamping. This issue in order to design high-precision, high

efficiency, easy to use, streamlined structure for the design of the target fixture.

Key words： lathe fixtures, solid modeling, engineering drawings, assembly drawings, motion

simulation.

1 引言

当前三维设计技术已经达到了一个很高的境界，它能为产品开发的设计和研发提供更为先进的设计手段和研究方法，形象生动又具有较强的直观性，适应了现实设计的需要，其人性化的设计和开发过程很适合涉及人员的思维方式。这种三维方式的开发平台的不断发展,为提高设计效率和增强企业的开发能力、产品质量,有了很好的技术支撑。三维开发技术也可以说是对传统的机械设计的一次伟大的革命; 二维平面的设计已经逐步的被三维立体设计所替代，这也是一种必然的趋势。当前在市面上可以看到各种这也的软件 ,这包括高端的

I - DEAS, Pro /Engineer, UG, CATI A以及中端的SolidEdge，Solidworks等3D的设计软件。尺寸参数驱动技术和虚拟装配技术是这些软件的一个普遍共性;特别是高端的3D系列的设计软件不仅有模块化、智能化、并行化、集成化、相关性等优点，而且能够能满足多数用户各项设计的需求，例如计算分析、设计、虚拟装配、运动分析、干涉检查、制造和有限元分析等高级的CAD需求。

Pro/Engineer系统是美国参数技术公司（PTC）的产品。PTC公司提出的一系列的参数化、基于特征、单一数据库和全相关概念，这种新开发的CAD/CAE/CAM第三代机产品Pro/Engineer软件几乎能将设计到生产全过程都系统的集成到一块，有利于所有用户同时能够进行某一产品的各种的设计和制造工作，着就是所谓的并行工程。

Pro/Engineer采用基于特征的技术指标化的设计实体模型化的系统，工程设计人员可以采用智能化的基于特征的功能去生成模型，如壳、腔、圆角及倒角，在这里设计者可随意勾画出草图，很方便的改变模型。就Pro/Engineer系统的用户界面而言简洁并且概念清晰，很适合工程人员的与设计习惯和设计思想。这种建立在统一的数据库上的整个系统是一个具有完整性的统一的模型。

本设计区别于传统设计，采用三维参数化设计软件Pro/E进行了机械系统建模，对钻模机构装配现代化的数字技术，进行虚拟设计，有着功能足够强大的虚拟设计手段和数字化平台。本文将以现有传统机械理论研究和国内外钻钻床夹具资料为基础，运用虚拟制造技术开发的各种先进技术，实现其整个虚拟开发过程。

2 机床夹具系统概述

2.1机床夹具的组成

由于各种专用夹具装夹的工件是各不相同的，所以夹具结构也各种各样。尽管新的夹具层出不穷，但是他们的工作原理基本相似。我们在认识一定的数量的夹具之后，加以概括，找出他们的内在联系和共性，以便于尚未研究过的各种夹具进行研究。由此可以得出一般夹具共有的如下组成元件和装置。

图 1 机床夹具组成示意图

①定位元件和装置 它的作用是确定工件在夹具中的加工位置。

②夹紧装置 这种装置包括夹紧元件或组合和动力源。其作用是将工件压紧夹牢，保证工件的定位在加工中不因受外力而产生位移，同时防止或减少振动。

③确定夹具位置的元件 其作用是确定夹具在机床上的饿安装位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。

④对刀导向装置 用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的饿元件称为对刀导向元件。

⑤其他装置 有些夹具还设有分度装置、上下料装置、工件顶出装置等。

⑥夹具体 他是夹具的基本件和骨架，上述各类元件或装置都安装在夹具体上，使之成为一个夹具整体。他们的基面一般都和机床工作台或花盘相联结。

上述六个组成部分，并非每套机床夹具都必须全部具备。但是一般说来，定位装置、夹紧装置和夹具体则是夹具的基本部分。

机床夹具的组成部分与工件、机床、刀具之间的联系，可以从下图看出，该图为正确设计夹具提供了思考问题的线索：例如定位、夹紧装置直接与工件有关，故在设计时必须掌握与工件形状、尺寸、技术要求等有关资料；在设计对刀导相元件时，应考虑加工所用刀具的类型、结构和尺寸等；设计确认夹具在机床上位置的元件时，则应依据机床工作台或主轴端部的结构形式和尺寸等。

2.2机床夹具的分类

随着机械制造业的发展，机床夹具的种类也在不断的增加，出现了许多的新颖的夹具，如果想要对所有的夹具加以分析，那是不可能的。为了便于研究各种夹具的特性，找出规律性的东西，从而运用这些规律有必要将夹具加以分类如下：

1）按应用分类：通用夹具、专用夹具、通用可调与成组夹具、组合夹具。

2）按使用机床分类：磨床夹具、车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具以及其他

的机床夹具。

3）按夹紧动力源的分类：液压夹具、气动夹具、手动夹具、电磁夹具、真空夹具和电动夹具等。

①通用夹具 是指已经标准化的、可用于一定范围内加工不同工件的夹具。如三爪自定心或四爪单动卡盘、机用虎钳、回转工作台、万能分度头、磁力工作台等。这类夹具以作为机床附件，可以充分发挥机床技术性能和扩大工艺范围。不论何种生产类型，都被广泛利用。

②专用夹具 在使用夹具装夹工件时，有找正和不找正之分。在使用专为工件的某道工序时，一般能够直接装夹工件而无须划线和找正，他成为机床的一种附加装备，在加工中起到机床、工件、刀具之间的桥梁作用，我们称之为专用夹具。专用夹具的设计和制造是机械加工中的一项重要的技术准备工作。

③通用可调与成组夹具 这两类夹具结构相似。其共同点是：在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。在当前多品种小批量生产条件下，这两类夹具是改革工艺装备设计的一个发展方向。

④组合夹具 是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合成的夹具。这种夹具用完后可以拆御存放，还可多次反复使用，具有组装迅速，周期短的特点，故特别适用于多品种小批生产或新产品试制1。

2.3机床夹具在机械加工中的应用

2.3.1保证加工精度

采用夹具安装，可以准确地确定机床、工件与刀具三者之间的具体位置，工件的位置精度不受工人技术水平的影响，由夹具保证，其加工精度较高并且较稳定。

2.3.2 降低成本提高生产率

用夹具装夹工件，显著地减少了辅助工时，不需要找正便能使工件快速地定位和夹紧，；它提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；采用高效夹紧机构，可以使用多件、多工位夹具装夹工件，劳动生产率的提高主要是依靠这些因素。此外采用夹具之后，废品率大大下降，产品质量相对稳定，明显地降低了生产成本，还可以安排技术等级较低的工人。

2.3.3机床的工艺范围的扩大

专用夹具不仅可以扩大机床的使用范围和改变原机床的用途，还可以实现一机多能。比如在摇臂钻床或车床上安装镗模夹具后，就很方便的对箱体孔系进行镗削的加工；通过这一工具还可将车床改为拉床使用，最大限度的发挥了通用机床的作用。

2.3.4减轻了工人劳动强度

用夹具装夹工件方便、快速，当采用了气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度

3工件的定位

3.1工件定位的基本原理

3.1.1六点定则